[發明專利]無線傳感網絡基于信號強度的節點定位方法及裝置

無效

• 申請號: 201110346410.8
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102395198A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 孫強;范光宇
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種節點定位方法及裝置，尤其涉及一種無線傳感網絡基于信號強度的節點定位方法及裝置。

現有技術

無線傳感網絡中的定位算法一般分為基于距離的定位算法和與距離無關的定位算法。基于距離的定位算法主要是通過測量節點間的實際距離或方位信息，然后使用三邊測量法、三角測量法或極大似然估計法來計算節點位置。距離無關的定位算法主要是利用節點之間的連通性、相對位置或特定的協議估計距離來計算節點位置。在基于距離的定位算法中，主要通過到達時間(TOA)法、到達時間差(TDOA)、到達角度(AOA)法和接收信號強度指示(RSSI)法等方法測量節點間距或方位。基于到達時間(TOA)法、到達時間差(TDOA)等定位的方法，在獲得較高精度的測量數據時，有較好的定位精度，但由于需要各個定位節點間進行時間同步，在實現上帶來一定的復雜性。基于到達角度(AOA)法的定位方法，由于需要天線能獲得較好的到達信號角度的數據，設備也是比較復雜的，同時也帶來較高的成本。距離無關的定位算法則一般是通過大致估計的單跳距離來進行定位，使得定位精度并不高。

基于RSSI的定位方法中，微軟公司開發的RADAR系統是一個典型的例子，該系統利用根據監測區域中部署的多個節點的信號強度，利用信號傳播的經驗模型和理論模型兩種模型來測量節點距離，以獲得節點位置信息。考慮到道路、隧道、管道和線路等特殊地方的監控應用，一些研究者將基于RSSI值的測距法從二維的平面定位算法轉化為一維的直線定位算法，簡化了算法復雜度，提高了定位精度。

RADAR系統和一維直線定位算法都是直接采用RSSI值來測距和定位，并未考慮網絡環境和信號衰弱隨機性導致的RSSI值的變化和誤差，也未進行修正。因此，它們在維持方法簡單性的同時，也存在定位精度不高的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種無線傳感網絡基于信號強度的節點定位方法及裝置，以通過錨節點的數據來修正初步定位結果，減小定位誤差，進而提高網絡節點定位的精度。

本定位方法包括如下步驟：

步驟1、確定侍定位節點通信區域內的多個錨節點；

步驟2、錨節點通過定位測試信號獲得該錨節點與其他錨節點的測量距離，并發送該測量距離；

步驟3、待定位節點根據錨節點的定位測試信號獲得其與錨節點的初步測量距離，待定位節點根據自己存儲的錨節點的坐標計算出各錨節點之間的理論距離，將理論距離和收到的測量距離進行比較，計算出錨節點測量距離與錨節點之間理論距離的修正因子；

步驟4、根據修正因子計算所述侍定位節點與各錨節點的修正距離；

步驟5、根據修正距離，利用三角測量法得到侍定位節點的位置坐標。

進一步地，在待定位節點的通信區域中，存在多個錨節點的話，待定位節點只取收到定位測試信號RSSI值最大的3個錨節點的數據進行計算。

一種無線傳感網絡中基于信號強度的節點定位裝置，包括

設于侍定位節點通信區域內的多個錨節點；

測量距離計算模塊，通過定位測試信號獲得該錨節點與其他錨節點的測量距離，并發送該測量距離。

修正因子計算模塊，待定位節點根據錨節點的定位測試信號獲得其與錨節點的初步測量距離，待定位節點根據自己存儲的錨節點的坐標計算出各錨節點之間的理論距離，將理論距離和收到的測量距離進行比較，計算出錨節點測量距離與錨節點之間理論距離的修正因子，

修正距離計算模塊、根據修正因子計算所述侍定位節點與各錨節點的修正距離；

位置坐標計算模塊、根據修正距離，利用三角測量法得到侍定位節點的位置坐標。

本發明通過計算與錨節點之間的測試距離和理論距離有關的修正因子，對待定位節點與錨節點之間的測試距離進行修正，來提高待定位節點與錨節點之間距離的準確度，進而提高定位精度。

附圖說明

圖1是本發明的信號強度測距圖

圖2是本發明的二次信號發送示意圖

具體實施方式

為了更好地理解本發明的技術方案，現結合圖例以一個較優的實施例對本發明進行詳細的描述。

在一個典型的無線傳感網絡中，有少量已定位的節點(稱為錨節點)和大量的待定位的節點。錨節點通過特定部署或GPS等方法，能夠對自己進行精確的位置坐標，待定位節點則對自己的位置未知，必須通過與多個錨節點通過定位方法來獲得自己的坐標，稱為自定位過程。

本發明定位方法的具體具體實施例過程如下：